Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Загрезнение водоемов

Содержание

Основные определения 6

Список обозначений и сокращений 7

Введение 8

1 Состав и расчёт выпуска сточных вод в водоемы 10

1.1 Состав и свойства производственных сточных вод. Режим

Водоотведения 10

1.2 Расчет выпуска загрязняющих веществ в водоемы 11

2 Определение расчетных параметров очистной станции

2.1 Общие сведения 14

2.2 Определение концентрации загрязнений в сточных водах 14

2.3 Приведённое население 15

2.4 Определение необходимой степени очистки сточных вод 15

2.5 Использование производственных сточных вод и извлечение из них

ценных компонентов 18

2.6 Условия выпуска производственных сточных вод в городскую

канализацию 19

2.7 Условия выпуска производственных сточных вод в водоемы 21

3 Очистка сточных вод 24

3.1 Механическая очистка сточных вод 24

3.1.1 Усреднители 24

3.1.2 Накопители 25

3.1.3 Жироловки 25

3.1.4 Нефтеловушки 26

3.1.5 Гидроциклоны 26

3.2 Химическая очистка сточных вод 27

3.2.1 Окисление производственных сточных вод 27

3.2.2 Электрохимическое окисление 28

3.2.3 Озонирование 28

3.2.4 Нейтрализация 29

3.3 Физико-химическая очистка сточных вод 29

3.3.1 Флотация 29

3.3.2 Электрофлотация 30

4 Вопросы стандартизации. Охрана труда и техника безопасности 31

4.1 Размещение очистных сооружений на местности 31

Заключение 35

Список используемой литературы 36

Приложения:

А – Таблица 1 – Нормативы предельно допустимых сбросов в водоемы

Б – Таблица 2 – Требования к качеству воды основных потребителей предприятий машиностроения

В – Таблица 3 – Концентрация основных загрязнителей сточных вод травильных отделений металлургических и метизных заводов

Основные определения

В данном курсовом проекте применены следующие термины с соответствующими определениями.

Предельно-допустимый сброс – масса вещества в сточных водах, которая является максимальной для отведения в данном пункте водного объекта в установленном режиме в единицу времени, которая соответствует обеспечению соответствующего качества воды на участке водного объекта или в водном створе.

Предельно-допустимая концентрация – концентрация химических элементов и их соединений в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени на организм человека не вызывает патологических изменений или заболеваний, устанавливаемых современными методами исследований в любые сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Нормативы допустимых сбросов – нормативы, которые разрабатываются для организаций, осуществляющих сброс сточных вод, с целью предотвращения и предупреждения превышения ПДК в контрольном створе.

Временно согласованный сброс – норматив (лимит) сброса, устанавливаемый для выпуска сточных вод в окружающую природную среду на период выполнения мероприятий по достижению ПДС.

Массовая концентрация загрязнения в сточных водах - отношение массы загрязнения к объему воды.

Список обозначений и сокращений

В данном курсовом проекте применены следующие обозначения и сокращения:

БПК – биохимическая потребность в кислороде;

ХПК – химическое потребление кислорода;

ПДК – предельно-допустимая концентрация;

ПДС – предельно-допустимый сброс;

ВСС – временно-согласованный сброс;

рН – концентрация водородных ионов.

Введение

Вода имеет очень важное значение для человека и других организмов, обитающих на Земле, так как она обеспечивает протекание в организмах обмена веществ и их нормальное функционирование в целом.

Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70%. Вода в клетке организма присутствует в двух формах: свободной (95% всей воды клетки) и связанной (от 4 до 5% связаны с белками). Вода – единственный минерал, который в земных условиях встречается во всех трех фазовых состояниях – твердом, жидком и газообразном.

Общий объем воды на Земле оценивается в 1,8 млрд км³. Причем на моря и океаны приходится около 10%, примерно 5% воды находится в земной коре и около 15% – в озерах, реках, болотах и ледниках. Значение воды, особенно пресной и питьевой, для нормальной жизнедеятельности человечества весьма велико. Она необходима и для бытовых нужд, и для обеспечения сельскохозяйственного производства. [1]

Загрязнение воды происходит двумя путями – во-первых, при выпадении кислотных дождей, во-вторых, при сбросе промышленных и бытовых стоков в водоемы. Действие кислых осадков на водные экосистемы весьма многообразно.

Попадая в водные источники, они повышают кислотность и жесткость воды. При сбросе промышленных стоков в водоемы происходит загрязнение воды различными химическими соединениями, включая соли тяжелых металлов – свинца, цинка, меди и т. д.

При сбросе бытовых сточных вод в водоемы происходит загрязнение воды как химическими соединениями от применения синтетических моющих средств, так и различными болезнетворными микроорганизмами в фекальных массах.

Как показывают исследования экологов, современные методы очистки воды для питьевых нужд не дают 100% гарантии необходимого качества. Именно этим они объясняют массовое распространение различных заболеваний и в первую очередь желудочно-кишечного тракта, далее идут сердечно-сосудистые и онкологические.

Загрязнение воды в различных водоемах происходит также в результате смыва с полей дождями различных химикатов – удобрений, гербицидов и пестицидов. В последнее время загрязнение вод – поверхностных, грунтовых и подземных – приняло глобальный масштаб.

Для обеспечения безопасности жизнедеятельности населения при использовании водопроводной воды необходимо постоянное применение эффективных фильтров очистки воды. [1]

Целью курсового проекта является анализ предельно-допустимых сбросов, расчёт загрязняющих веществ, поступающих в водоемы, а также разработка мероприятий по очистке сточных вод.

1 Состав и расчёт выпуска сточных вод в водоёмы

1.1 Состав и свойства производственных сточных вод. Режим водоотведения

Сточные воды, отводимые с территорий промышленных предприятий, делятся по составу на 3 группы:

1) производственные – использованные в технологическом процессе производства, а также при добыче полезных ископаемых (угля, нефти);

2) бытовые – от санузлов зданий промпредприятия и душевых установок;

3) атмосферные – дождевые и от таяния снега.

В свою очередь производственные сточные воды делятся на загрязненные и незагрязненные.

Загрязненные производственные сточные воды делятся на 3 группы:

1) сточные воды, загрязненные в основном минеральными примесями (машиностроительные, металлургические, угле- и рудодобывающие, строительных изделий и материалов предприятия и т.д.);

2) сточные воды, загрязненные в основном органическими примесями (предприятия пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности, производства пластмасс, каучука и т.д.);

3) сточные воды, загрязненные минеральными и органическими загрязнениями (нефтеперерабатывающие, нефтедобывающие, нефтехимической, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности).

В свою очередь, по содержанию загрязняющих веществ производственные сточные воды делятся на 4 группы: 1–500; 500–5000; 5000–30000 и более 30000 мг/л. [2]

Незагрязненные производственные сточные воды образуются при охлаждении производственного оборудования и отводятся от холодильных компрессорных, теплообменных аппаратов.

Состав производственных сточных вод, режим водоотведения и удельный расход на единицу выпускаемой продукции весьма разнообразны для различных предприятий.

Для выбора рациональной схемы очистки сточной воды и оценки возможности ее повторного использования изучается ее состав и режим водоотведения.

В сточных водах определяются: содержание компонентов, специфичных для данного производства, активная реакция, интенсивность окраски, БПК_полн, ХПК, степень минерализации. Устанавливается кинетика оседания или всплывания механических примесей, их объем и т.д. [3]

70–90% воды на промпредприятиях используется для охлаждения производственного оборудования, которая в процессе охлаждения нагревается, но не загрязняется. После охлаждения эта вода может быть применена в производственном процессе (повторное использование).

Количество производственных сточных вод определяется в зависимости от производительности предприятия по «Укрупненным сметным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности», которое выражается в м³на единицу используемой продукции или готового сырья. Например, при выплавке 1 т стали, образуется 4 м³ сточных вод, 1 т х/б ткани – 300 м^З, 1 т цемента – 0,12 м³.

На крупных промпредприятиях может образовываться в сутки 200–400 тысяч м³ сточных вод, что соответствует количеству сточных вод от городов с населением 1–2 млн. чел.

1.2 Расчёт выпуска загрязняющих веществ в водоёмы

При организации хозяйственной деятельности предприятия, использующего в производстве воду и производящего затем сброс стоков, проводится экологическая экспертиза.

На основании данных экологической экспертизы определяется состав сточных вод и делается расчет их выпуска в водоемы или системы канализации, исходя из требований ГОСТа 17.1.1.01-77. Этот ГОСТ регламентирует предельно допустимый сброс – поступление веществ, находящихся в сточных водах предприятия, в водный объект. [4]

В соответствии с п. 39 под предельно допустимым сбросом (ПДС) загрязняющего вещества в водный объект понимается масса этого вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. ПДС (г/сутки, тн/год) устанавливается санэпидемслужбой с учетом ПДК загрязняющих веществ в местах водопользования.

При сбросе нескольких веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности ПДС устанавливается так, чтобы с учетом примесей, поступающих в водоем от вышерасположенных выпусков, сумма отношений концентрации каждого вещества (Сст₁…Сст_n), мг/л, в водном объекте к соответствующим ПДК не превышала единицу:

Сст₁ / ПДК₁ + Сст₂ / ПДК₂ + … + Сст_n / ПДК_n (1),

где Сст₁…Сст_n - сумма отношений концентрации каждого вещества в водном объекте, мг/л.

ПДК₁…ПДК_n – предельно-допустимая концентрация каждого вещества, мг/л.

Исходными данными для разработки нормативов ПДС являются характеристики сточных вод и приемника сточных вод, фоновые концентрации загрязняющих веществ и категория водопользования.

В настоящее время в России на нормативах ПДС работают лишь от 15 до 20% загрязняющих производств и от 40 до 50% на ВВС – временно согласованных сбросов (стоков) вредных веществ, а остальные осуществляют сброс сточных вод на основе лимитных сбросов, которые определяют по фактическим данным на определенном отрезке времени.

На данный момент в России действуют более 1900 ПДК вредных химических веществ для сточных вод.

Как правило, ПДК устанавливают на основании комплексных исследований. При ее определении учитывают степень влияния загрязняющих веществ не только на здоровье человека, но и на животных, растения, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом. За содержанием вредных, загрязняющих веществ в сточных водах ведется постоянный экологический контроль. [5]

В случае превышения ПДК или «залповых» сбросов неочищенных сточных вод на нарушителей налагаются штрафы в безакцентном порядке.

При повторных нарушениях по сбросам сточных вод со значительными превышениями ПДК органами экологического контроля могут приниматься карательные меры, например ограничение, приостановление или полное прекращение какого-либо производства (цеха, завода и т. д.). Органы экологического контроля действуют на основании законодательных актов Российской Федерации.

2 Определение расчётных параметров очистной станции

2.1 Общие сведения

Для определения требуемой степени очистки сточных вод перед выпуском их в водоем и для гидравлических и технологических расчетов отдельных очистных сооружений канализации должны быть определены расчетные параметры очистной станции - характерные расчетные расходы, концентрации загрязнений в сточных водах, эквивалентное и приведенное население [6].

Расчетные расходы сточных вод от населенных мест определяются на основании расчетного населения, норм водоотведения бытовых сточных вод в районах жилой застройки населенных пунктов с учетом общего коэффициента неравномерности водоотведения К_общ.

2.2 Определение концентрации загрязнений в сточных водах

Массовая концентрация загрязнения в сточных водах - это отношение массы загрязнения к объему воды (мг/л; г/м³).

Концентрация взвешенных веществ в хозяйственно-бытовых сточных водах определяется по формуле (2).

, (2)

где 65 - масса взвешенных веществ на одного жителя (г/чел×сут);

n – норма водоотведения, л/чел×сут

В общем стоке:

(3)

где Q_быт, Q_пр - средние суточные расходы соответственно бытовых и производственных сточных вод, м³/сут;

К_быт, К_пр - концентрации взвешенных веществ в бытовых и производственных сточных водах, мг/л [7].

БПК_полп (аналогично определению концентрации взвешенных веществ)

В хозяйственно-бытовых сточных водах:

(4)

где 70 - БПК_полн осветленной сточной жидкости на одного жителя, г/чел∙сут.

n – норма водоотведения, л/чел×сут

(5)

2.3 Приведённое население

Влияние производственных сточных вод на состав общего стока может учитываться по эквивалентному населению.

Эквивалентное население N_экв - это такое число жителей, которое вносит такое же количество загрязнений, что и данный расход производственных сточных вод.

Сумма расчетного N и эквивалентного N_экв числа жителей называется приведенным населением N_пр:

N_np = N + N_экв. (6)

2.4 Определение необходимой степени очистки сточных вод

Необходимая степень очистки сточных вод определяется в соответствии с санитарными требованиями к условиям спуска их в водоемы. [8]

В общем виде связь между необходимой степенью очистки сточных вод перед спуском их в водоемы и санитарными требованиями к условиям спуска сточных вод в водоем выражается формулой

K_ст q+K_р×a×Q ≤ (a×Q + q)К_пр.доп, (7)

или после алгебраического преобразования

K_ст ≤ (К_пр.доп - K_р) + К_пр.доп.(8)

где K_ст - концентрация загрязнения в сточных водах, при которой последние могут быть спущены в водоем без нарушения санитарных требований, г/м³;

K_р - концентрация этого же вида загрязнения в воде водоема выше места выпуска сточных вод, г/м³;

К_пр.доп - предельно допустимое содержание загрязнения в воде водоема, г/м³;

Q - наименьший среднемесячный расход воды в водоеме года 95%-ной обеспеченности, м³/с;

q - расчетный расход сточных вод, м³/с;

а - коэффициент смешения, который определяет часть расчетного расхода водоема Q, смешивающегося со сточными водами.

Очистку бытовых сточных вод, как правило следует ограничивать до степени, обеспечиваемой сооружениями полной биологической очистки (БПК_полн очищенной воды – от 10 до 15 мг/л), даже по расчету требуется только механическая или неполная биологическая очистка. Расчеты же по определению требуемой степени очистки сточных вод выполняется с целью выявления необходимой доочистки сточных вод, т.е. снижение БПК₂₀ ниже 10-15 мг/л [1].

Коэффициент смешения а определяется по методу. В. А. Фролова и И. Д. Родзиллера:

(9)

где е - основание натурального логарифма; α - коэффициент, учитывающий гидравлические факторы смешения и определяемый по формуле:

(10)

φ - коэффициент извилистости: φ = L/L_np.

ξ зависит от вида выпуска: ξ=1 - для берегового выпуска, ξ = 1,5 - для выпуска в фарватер реки;

Е - коэффициент турбулентной диффузии; для равнинных рек определяется по формуле М. В. Потапова:

₍₁₁₎

Расчёт необходимой очистки ведётся по взвешенным веществам, БПК. Согласно санитарным правилам, предельно допустимое содержание взвешенных веществ в сточных водах, спускаемых в водоем, определяется по формуле

(12)

где В - допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод, мг/л;

m – предельно-допустимое содержание взвешенных веществ в сточных водах, спускаемых в водоём, мг/л;

b - концентрация взвешенных веществ в воде водоема до спуска сточных вод, мг/л.

Необходимая степень очистки (в процентах) сточных вод по взвешенным веществам определяется по формуле [9]

₍₁₃₎

где К_взв — концентрация взвешенных веществ в сточных водах до очистки.

В общем случае концентрация загрязнений в сточных водах, удовлетворяющая санитарным требованиям при спуске их в водоем, определяется по формуле:

₍₁₄₎

где L_ст - БПК_полн очищенной сточной воды, г/м³;

К_ст, К_р - константы скорости потребления кислорода сточной и речной водой, определяемые опытным путем (К_ст=0,09; К_р=0,095);

Т - продолжительность перемещения воды от места выпуска сточных вод до расчетного створа, сут;

L_пр.доп - предельно допустимая БПК_полн смеси речной и сточной воды в расчетном створе, г/м³;

L_P - БПК_полн речной воды до места выпуска сточных вод, г/м³.

₍₁₅₎

Допустимое значение БПК_полн сточных вод, спускаемых в водоем, определяют по формуле

(16)

- выпуск сточных вод в водоём не возможен, мг/л

Требуемая степень очистки сточных вод по БПК_полн

₍₁₇₎

где К_БПК - БПК_полн сточных вод до очистки.

При полной биологической очистке сточных вод на биофильтрах или аэротенках снижение БПК₂₀ возможно лишь до 15 мг/л. Для дальнейшего снижения БПК₂₀ сточных вод должна предусматриваться доочистка их одним из следующих методов: фильтрованием через кварцевые фильтры; обработкой в биологических прудах доочистки; аэрацией и др. [10]

2.5 Использование производственных сточных вод и извлечение из них ценных компонентов.

Пути уменьшения количества сточных вод и концентрации загрязнений– это внедрение новых технологических процессов и разработка оборотных систем водоснабжения вместо прямоточных. За последнее время оборотное водоснабжение внедрено практически во всех охлаждающих системах. Значительная экономия воды достигается при замене водяного охлаждения воздушным, так применение аппаратов воздушного охлаждения на нефтеперерабатывающих заводах позволяет уменьшить расход воды для производства в 3–5 раз. Воздушное охлаждение применяют в доменных и сталеплавильных производствах, в химической промышленности (производство капролактама, аммиака и др.). [11]

Один из путей утилизации сточных вод – использование для орошения с/х угодий. Особенно пригодны для этой цели сточные воды предприятий пищевой, химической и легкой промышленности, крахмального производства. Есть опыт использования спиртовой барды – отхода производства спирта в качестве добавки в корм скоту. Для снижения сточных вод применяют извлечение из них ценных веществ, которые попадают в сточные воды в процессе производства.

Из сточных вод нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих заводов извлекают нефть и нефтепродукты, из сточных вод целлюлозно-бумажного производства – целлюлозное волокно, из сточных вод фабрик ПОШ извлекают шерстный жир, который идет на производство ланолина – ценного продукта, применяемого в медицинской, электронной, парфюмерной промышленности.

2.6 Условия выпуска производственных сточных вод в городскую канализацию

Ввиду того, что в сточных водах могут содержаться специфические примеси, их спуск в городскую канализацию ограничен комплексом требований.

Выпускаемые в канализацию производственные сточные воды не должны:

нарушать работу сетей и сооружений;
содержать более 500 мг/л взвешенных и всплывающих веществ;
содержать вещества, которые способны засорять трубы канализационных сетей или отлагаться на стенках труб;
оказывать разрушающее действие на материал труб и элементы сооружений канализации;
содержать горючие примеси и растворенные газообразные вещества, способные образовывать взрывоопасные смеси в канализационных сетях и сооружениях;
содержать вредные вещества в концентрациях, препятствующих биологической очистке сточных вод или сбросу их в водоем;
иметь температуру выше 40°С.

Если сточные воды не удовлетворяют указанным требованиям, их подвергают предварительной очистке. Запрещается объединение потоков сточных вод, при котором может произойти выделение взрывоопасных газов, ядовитых веществ. Запрещаются залповые сбросы сточных вод. [12]

Сточные воды, содержащие радиоактивные и бактериальные загрязнения перед выпуском в городскую канализацию должны быть обезврежены и обеззаражены. Кислые и щелочные сточные воды перед выпуском подвергают нейтрализации.

При совместной очистке бытовых и производственных сточных вод должны соблюдаться ряд условий: очищаемая смесь этих сточных вод в любое время суток не должна иметь:

температуру ниже 6°С и выше 30°С;
рН ниже 6,5 и выше 8,5;
общую концентрацию растворенных солей более 10 г/л;
БПК_п_о_л_нболее 500 мг/л при поступлении на биофильтры и аэротенки-вытеснители и более 1000 мг/л при подаче в аэротенки с рассосредоточенной подачей сточной воды;
нерастворенных масел, а также смол и мазута;
ПАВ, не окисляющихся на сооружениях биологической очистки;
концентрацию вредных веществ больше ПДК.

При совместной биологической очистке производственных и бытовых сточных вод ХПК не должно превышать БПК_полн– более чем в 1,5 раза. Минимальное содержание биогенных элементов в смеси определяется из соотношения 100:5:1 (БПК_полн: аммонийный азот : фосфор). Если это соотношение не выдерживается, то перед сооружениями биологической очистки в сточные воды вводят дополнительное количество биогенных элементов в виде аммиачной воды, фосфорнокислого калия.

2.7 Условия выпуска производственных сточных вод в водоемы

Условия выпуска сточных вод в водоемы регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и «Правилами санитарной охраны прибрежных районов морей» Министерства здравоохранения РФ.

Наблюдение за выполнением условий спуска производственных сточных вод в водоемы осуществляется санитарно-эпидемиологическими станциями и бассейновыми управлениями.

По виду водопользования различают водоемы двух категорий: хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения и водоемы, используемые в рыбохозяйственных целях. Каждая категория делится на два вида. [13]

Загрезнение водоемов 📙 Курсовая → 🆔 79551